Klonowanie - zjawisko sztuczne czy proces występujący
naturalnie w przyrodzie
W biologii mianem klonu określa się organizmy mające identyczny lub prawie identyczny materiał genetyczny. Klonami są więc organizmy powstałe w procesie rozmnażania wegetatywnego, takie jak kolonie bakterii, jednokomórkowców, odrośla i rozmnóżki roślin etc.
Termin klonowanie jest używany w kilku znaczeniach:
Klonowanie to proces tworzenia organizmów mających taką samą informację genetyczną jak dawca. Szczególnym przypadkiem jest twinning, czyli powstawanie lub otrzymywanie bliźniąt monozygotycznych, gdzie nie można wyróżnić dawcy.
Klonowanie organizmów oznacza procedurę otrzymywania organizmów o takiej samej informacji genetycznej, z reguły poprzez procedurę transferu jądra z komórki somatycznej do komórki jajowej pozbawionej uprzednio jądra. W przypadku klonowania roślin stosuje się procedurę odróżnicowania komórek dawcy do komórek merystematycznych.
Klonowanie genów - w genetyce i biologii molekularnej proces wyosobniania genu. Polega na łączeniu fragmentów materiału genetycznego z wektorem molekularnym i ich namnażaniu w innym organizmie. Otrzymuje się w ten sposób wiele kopii tego samego genu. Termin klonowanie genów odnosi się też do identyfikacji genów poprzez wykorzystanie procedury klonowania genów. Jeśli pojedynczy fragment genomu jest przenoszony z jednego wektora do drugiego, taki proces określa się mianem subklonowania.
Opanowano obecnie metody klonowania wielu gatunków roślin i zwierząt. W przypadku zwierząt zazwyczaj stosuje się technikę polegającą na przeniesieniu jądra komórki somatycznej pobranej z klonowanego osobnika, do komórki jajowej pozbawionej jądra. Proces ten tworzy funkcjonalną zygotę. Zygota ta może, jeśli się jej na to pozwoli, rozwinąć w żywego osobnika. Dawca komórki jajowej z reguły pochodzi z tego samego gatunku. Transfer jądra do komórki jajowej innego gatunku rzadko jest skuteczny.
Klony otrzymane w procesie transferu jądrowego nie są w 100% genetycznie identyczne z dawcami. W trakcie tego procesu wymienia się bowiem tylko materiał genetyczny zawarty w jądrze komórkowym pozostawiając RNA mitochondrialny biorcy. Mitochondrialne RNA ma jednak minimalny wkład w dziedziczenie cech genetycznych.
Terminy klon i klonowanie (ang. clone, cloning) wprowadził do biologii J.B.S. Haldane na określenie procesu i produktów transferu jądrowego zastosowanego w swych pionierskich doświadczeniach przez Johna Gurdona.
W XIX-wiecznym angielskim, termin clon oznaczał roślinę wyhodowaną z ukorzenionej gałązki, w zgodzie z pierwotnym, greckim (κλωνος - gałązka, odrośl), rozumieniem słowa. Metodę tę stosuje się od Starożytności do propagacji roślin o pożądanych cechach. M. in. w ten właśnie sposób od tysiącleci utrzymuje się jednorodność odmian winogron stosowanych przy produkcji wina. Proces ten po polsku nazywa się szczepieniem.
Chronologia postępów w klonowaniu zwierząt
(1938) Hans Spemann zaproponował wykorzystanie transferu jądrowego w celu sklonowania organizmu. Pomysł pochodzi z rozważań nad sposobem eksperymentalnego rozstrzygnięcia kontrowersji, czy w procesie różnicowania następuje utrata materiału genetycznego. Gdyby następowała, klonowanie byłoby niemożliwe.
żaba Rana pipiens (1952) Robert Briggs i Thomas King. Mieli trudności z uzyskaniem klonów z komórek zróżnicowanych, doszli do konkluzji, błędnej, że następuje utrata materiału genetycznego.
żaba Xenopus laevis (1958, 1962) John B. Gurdon odniósł sukces. Przez wiele lat jednak jego wynik był kwestionowany, zwłaszcza w świetle nieudanych prób klonowania ssaków. Gurdon wielokrotnie udoskonalał eksperyment, by odpowiedzieć na kolejne zarzuty.
karp: (1963) informacja kontrowersyjna
owca: (1996) pierwszy sklonowany ssak: Owca Dolly
Dolly urodziła się 23 lutego 1996 roku jako wynik eksperymentu naukowców Roslin Institute w Edynburgu. Wraz z nią urodziło się także 254 innych sklonowanych organizmów, jednak większość obciążona była mutacjami i błędami genetycznymi, pozostałe były zniekształcone - wszystkie zostały uśmiercone.
W czasie życia owieczki Dolly zebrano dużo informacji na temat rozwoju sklonowanego organizmu. Zaobserwowano między innymi, że wiek materiału genetycznego sklonowanego organizmu jest identyczny z wiekiem dawcy. Tym samym Dolly miała biologicznie 6 lat w chwili urodzenia, tyle ile miała owca-dawczyni. Prawidłowość ta powoduje między innymi, że klon nie jest pozbawiony wad genetycznych wieku starczego dawcy i ma mniejszą odporność na choroby.
Dolly została uśpiona ze względu na nieuleczalną chorobę płuc po 6 latach 14 lutego 2003 roku (owce żyją średnio 11-12 lat). Wcześniej cierpiała także na zwyrodnieniową chorobę stawów. Wydała na świat 6 zdrowych jagniąt. Po śmierci została wypchana i zaprezentowana publiczności w edynburskim muzeum 11 kwietnia 2003.
małpa (Rezus): (samica, styczeń 2000)
świnia: (5 prosiaków z jednej świni, Szkocja - 2000)
bawół: (samiec, styczeń 2001)
krowa: Alpha and Beta (samica, 2001)
kot: CopyCat "CC" (samica, jesień 2001)
mysz: (1998) Wakayama i Yanagimachi. W 2002 roku Hochedlinger i Jaenisch sklonowali myszy z limfocytów T i pokazali, że otrzymane osobniki mają rearanażacje genu receptora limfocytu T właściwą dla wyjściowej populacji limfocytów. Powszechnie uważa się to za najsilniejszy dowód, że klonowanie jest możliwe z komórek zróżnicowanych.
królik: (marzec-kwiecień, 2003) we Francji i Korei Południowej.
muł: Idaho Gem (samiec, maj 2003) i Utah Pioneer (samiec, lipiec 2003)
jeleń: Dewey (2003)
koń: Prometea (samica, 2003)
szczur: Ralph (samiec, 2003)
muszki owocowe (2004)
człowiek (2004) grupa Shin Yong Moona. Otrzymano pluripotentne komórki macierzyste.
pies: Snuppy (kwiecień 2005)
Klonowanie wymarłych gatunków zwierząt
Klonowanie wymarłych gatunków zwierząt budzi zrozumiałe zainteresowanie, zwłaszcza w świetle filmów fantastycznych takich jak Jurassic Park. Procedury takie pozostają jak na razie w sferze fantastyki, choć niektóre ośrodki rozpoczęły badania nad możliwością takiej procedury. Np. Muzeum Australijskie ogłosiło projekt sklonowania wilka workowatego, niestety niedawno się z tego projektu wycofało. Pierwszym etapem projektu miało być otrzymanie biblioteki genowej.
Główne trudności ze zrealizowaniem projektu sklonowania wymarłego organizmu:
brak odpowiedniego DNA. DNA dostępny ze źródeł kopalnych bądź to muzealnych jest bardzo fragmentaryczny i dostępny w znikomych ilościach. Nie jest jasne, czy możliwe jest otrzymanie wystarczającej ilości i jakości by odtworzyć sekwencję kompletnego genomu.
obecne metody klonowania wykorzystują transfer jądra. Nie jest jasne, czy nagi DNA mógłby być wystarczający. Paradoksalnie, nagi DNA może być lepszym substratem do klonowania, gdyż może łatwiej ulegać reprogramowaniu epigenetycznemu. Zważywszy, że komórki jajowe pewnych organizmów, np. żab, mają aktywne mechanizmy potrafiące odtworzyć chromatynę i otoczkę jądrową, etap ten może być mniej trudny niż myślimy.
kwestia wyboru donora komórki jajowej - większość transferu jądrowego pomiędzy różnymi gatunkami się nie powodzi.
Klonowanie ludzi
Klonowanie ludzi to tworzenie genetycznie identycznej kopii jednostki ludzkiej, lub w drugim znaczeniu, hodowanie wybranych tkanek ludzkich z pojedynczych komórek somatycznych. Termin klonowanie odnosi się w tym kontekście tylko do sztucznego powielania ludzi. Z technicznego punktu widzenia, naturalnie urodzone bliźnięta jednojajowe, są klonami, można więc powiedzieć, że już obecnie ludzkość w ok 1.5-3% składa się z klonów.
Sztuczne techniki klonowania ludzi, jak i podstawowe problemy techniczne, w zasadzie nie odbiegają od technik i problemów istniejących przy klonowaniu innych ssaków. Są one opisane w hasłach klonowanie i metody klonowania (techniki).
Praktyczne powody aktualnych badań nad klonowaniem ludzi
Powody, dla których aktualnie prowadzi się badania nad klonowaniem ludzi, są następujące: nadzieje na otrzymanie naturalnych implantów (np. skóry) i organów do przeszczepu, które, dzięki temu, że będą identyczne genetycznie z tkankami chorego, nie będą odrzucane przez system immunologiczny prowadzenie badań nad biochemicznym mechanizmem starzenia i możliwościami cofania lub zatrzymywania tego procesu rozwijanie technik sztucznego zapłodnienia - umożliwiające urodzenie dziecka, które posiada geny przynajmniej jednego z rodziców możliwość ponownego urodzenia noworodków, które są zdrowe genetycznie, ale zostały nieodwracalnie uszkodzone na skutek ciężkiego przebiegu ciąży lub porodu
Przyszłe, potencjalne możliwości klonowania ludzi
Skrajnymi, ale potencjalnie wykonalnymi celami technik klonowania ludzi są:
masowa produkcja klonów, w celu np. tworzenia z nich zastępów tanich żołnierzy albo niewolników
produkcja klonów pozbawionych mózgu w celu używania ich jako "zapasowych ciał". W razie np. nieuleczalnej choroby albo śmierci na skutek urazu istniałaby możliwość wszczepienia mózgu do organizmu "pustego" klona i dalsze życie
produkcja dorosłych klonów w celu pozyskiwania z nich cennych organów do przeszczepów
produkcja klonów jako forma świadomego sterowania cechami potomstwa - np. zamiast rodzić "niepewne genetycznie" dzieci, można by mieć dziecko-klona - identycznego ze sobą samym lub innym członkiem rodziny, lub "zamówić" sobie dziecko - klona osoby obdarzonej szczególnymi talentami.
Klonowanie embrionów w celach leczniczych
W 1998 r. naukowcy z Korei Południowej ogłosili, że udało im się sklonować ludzki embrion, ale rezultaty prac nie zostały nigdy opublikowane w żadnym poważnym czasopiśmie naukowym.
W listopadzie 2001 ukazała się publikacja w Journal of Regenerative Medicine autorstwa naukowców pracujących w amerykańskiej firmie Advanced Cell Technology z opisem sposobu otrzymania sklonowanego embrionu ludzkiego. Wg wiceprezesa firmy, Roberta Lanzy, celem badań było uzyskanie komórek pierwotnych (które nie są jeszcze zróżnicowane i z których potencjalnie można wyhodować każdy rodzaj tkanek ludzkich). Cel ten jednak nie został osiągnięty, ze względu na to, że embriony ginęły w bardzo wczesnej fazie rozwoju, po 2-3 cyklach podziału komórkowego.
W 2004 r. kolejna grupa badawcza z Korei Południowej, kierowana przez Woo Suk Hwang z Seoul National University, ogłosiła, że zdołała sklonować 30 ludzkich embrionów i utrzymać je przy życiu przez tydzień, a następnie z sukcesem uzyskać z nich znaczące ilości komórek pierwotnych. Badania te zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie - Science.
Doniesienia o klonowaniu, które wyszło poza etap embrionalny
Jak dotąd brak jest wiarygodnych, dobrze udokumentowanych doniesień naukowych o klonowaniu ludzi, które faktycznie wyszły poza wczesny etap embrionalny. Severino Antinori, kontrowersyjny naukowiec pochodzący z Włoch, ogłosił w listopadzie 2002 r., że udało mu się wyhodować sklonowany embrion ludzki, który następnie wprowadził do macicy kobiety-ochotniczki, której danych nie ujawnił, gdyż chciała ona zachować anonimowość. Poród klonu był zaplanowany na styczeń 2003, jednak z nieznanych przyczyn nigdy do niego doszło, Antinori nigdy nie wyjaśnił dlaczego.
W grudniu 2002 r., Clonaid, kontrowersyjna firma, zarejestrowana w Las Vegas, finansowana przez równie kontrowersyjną sektę Raelian, która m.in. głosi, że życie na Ziemi zostało zapoczątkowane przez pozaziemską cywilizację, ogłosiła, że udało się jej sklonować człowieka. Przedstawiciele firmy ogłosili, że wiedza o tym jak tego dokonać została im przekazana przez obcą cywilizację. Jako dowód na to, że rzeczywiście doszło do sklonowania, zaproponowali oni wykonanie testów genetycznych na rzekomym klonie - dziewczynce o imieniu Eve. Firma udostępniła zdjęcia i film wideo pokazujący dziewczynkę, jednak w momencie gdy kilka laboratoriów genetycznych zaproponowało wykonanie tych testów, firma odmówiła im dostępu do dziecka i nigdy nie ujawniła jej nazwiska, twierdząc, że jej rodzice odmówili zgody na ich wykonanie. Clonaid mimo to wciąż się reklamuje w prasie, proponując klonowanie noworodków ze śmiertelnymi wadami porodowymi. Istnieje kilka małżeństw, które oficjalnie przyznały się, że zapłaciły firmie 500 000 dolarów i obecnie oczekują w kolejce na wykonanie klonowania.
Panos Zavos, naukowiec pochodzenia greckiego, pracujący w RPA, ogłosił, że 17 stycznia 2004 udało mu się otrzymać sklonowany dwutygodniowy embrion, który został wszczepiony do macicy 35-letniej kobiety. Jednakże, embrion został odrzucony w macicy i kobieta nie zaszła w ciążę.
Klonowanie a przekazywanie osobowości
Genetyczne klonowanie ludzi jest często opacznie rozumiane jako kopiowanie identycznych pod każdym względem ludzi. Badania naukowe (choć jest to wciąż kwestia kontrowersyjna) wskazują na to, że identyczność genetyczna nie jest równoważna całkowitej identyczności ludzi. Najlepszym przykładem są pary bliźniaków jednojajowych, które mimo posiadania identycznego genotypu, posiadają często bardzo różne osobowości. Większość badaczy uważa, że osobowość klonów (o ile ktoś je w końcu wyhoduje) będzie różnić się tak jak osobowości bliźniaków wychowywanych oddzielnie. Będą one miały to samo DNA, ale będą się wychowywały w różnych środowiskach i będą posiadały różne doświadczenia życiowe, które w różny sposób ukształtują ich osobowości.
W zasadzie, odpowiedź na pytanie na ile osobowości klonów będą do siebie podobne, wynika wprost z zagadnienia w jakim stopniu cechy psychiczne ludzi są determinowane genetycznie, a w jakim środowiskowo. Aktualnie zagadnienie to stanowi pole ciągłych dyskusji i badań.
Podstawowe problemy etyczne i prawne
Jakkolwiek technicznie sztuczne ludzkie klony nie różniłyby się niczym od bliźniaków jednojajowych, klonowanie prowadzące do tworzenia dorosłych jednostek ludzkich rodzi szereg problemów etycznych, prawnych, religijnych i społecznych. Przy sztucznym klonowaniu ludzi pojawiają się takie kwestie jak:
czy klon miałby duszę inną od jego wzorca?
czy klon byłby przedmiotem (jako wytwór techniki), czy też należałoby go uznać za jednostkę ludzką i przyznać mu wszystkie związane z tym prawa?
kto miałby prawo wychowywać klony i jak miałoby to się odbywać?
kto miałby prawo regulować zasady "produkcji" klonów (ich liczbę, rodzaje, sposoby pozyskiwania materiału genetycznego itp.)?
jak świadomość bycia sztucznym klonem wpływałaby na psychikę?
w jaki sposób masowa produkcja klonów wpłynęłaby na strukturę społeczną?
Zagadnienia prawne
Aktualnie w większości krajów wysokouprzemysłowionych istnieje zakaz prowadzenia badań nad klonowaniem ludzi w celu ich powielania, zezwalają one jednak, w mniejszym lub większym stopniu na badania z klonowaniem tkanek i embrionów ludzkich w celach medycznych. W wielu krajach, ze względu na to, że sprawa ta zaistniała stosunkowo niedawno, nie ma jeszcze żadnych regulacji prawnych na ten temat.
W USA kilkukrotnie (w 1998, 2001 i 2003 rząd, z inicjatywy prezydenta Busha próbował przeforsować w parlamencie ustawę o całkowitym zakazie jakiegokolwiek klonowania ludzi i ich tkanek. Za każdym razem jednak ustawa była odrzucana przez Senat. Powoduje to, że każdy ze stanów USA może sobie uchwalać własne prawo w tym zakresie. Część stanów (zazwyczaj tych, w których legislaturach stanowych większość ma Partia Republikańska) wprowadziła pełen zakaz klonowania, z kolei inne mają mniej lub bardziej liberalne prawo w tym zakresie. W Nevadzie nie istnieją żadne regulacje w tej dziedzinie, co powoduje, że wszystkie firmy zajmujące się badaniami nad klonowaniem ludzi (takie jak np. Clonaid) mają siedziby właśnie tutaj.
Rząd USA wprowadził zakaz finansowania jakichkolwiek badań nad klonowaniem ludzi ze środków federalnych, a także prowadzenia takich badań w ośrodkach badawczych znajdujących się pod kontrolą władz federalnych.
W Wielkiej Brytanii w styczniu 2001 rozpoczęto debatę parlamentarną mającą na celu określenie zasad klonowania embrionów ludzkich w celach medycznych (Human Embryology Act). Debata ta skończyła się formalnym odrzuceniem ustawy, ze wględu na wygranie procesu przez grupę parlamentarzystów w Sądzie Najwyższym, który dopatrzył się luki prawnej, mogącej doprowadzić do legalizacji klonowania w celach reprodukcji ludzi. Poprawiona ustawa została jednak ponownie skierowana przez rząd Blaira do parlamentu i została ostatecznie przegłosowana w marcu 2002. Human Embryology Act dopuszcza wykonywanie eksperymentów nad klonowaniem tkanek i embrionów w celach medycznych, pod warunkiem zatwierdzenia programu badań przez specjalną komisję etyczną. Jak dotąd jedyne pozwolenie na tego rodzaju badania udało się uzskać badaczom z University of Newcastle 11 sierpnia 2004.
W ONZ odbyła się debata na temat wprowadzenia ogólnoświatowego traktatu ustalającego zasady prowadzenia badań nad klonowaniem ludzi. Debata ta została rozpoczęta formalnie z inicjatywy rządu Kostaryki, choć w rzeczywistości najbardziej zainteresowany jest nią rząd USA, który zdaniem Lawrence'a Goldsteina, profesora medycyny molekularnej z University of California San Diego, namówił rząd Kostaryki do jej rozpoczęcia. Rząd USA nie mógł formalnie rozpocząć tej debaty, gdyż w samym USA kwestia ta nie jest wciąż jasno uregulowana.
Jak dotąd debata ta nie zakończyła się żadnymi konkluzjami, ze względu na liczne kontrowersje i brak konsensusu. Żaden z dwóch projektów traktatu - kostarykańsko-amerykański, zakazujący całkowicie jakichkolwiek badań nad klonowaniem ludzi i belgijski, dopuszczający badania nad klonowaniem w celach medycznych, nie miały szansy uzyskać akceptacji wszystkich państw i zostały ostatecznie "odłożone na półkę". Debata będzie jednak wznowiona w marcu 2005.
KLONOWANIE - ZJAWISKO SZTUCZNE CZY PROCES WYSTĘPUJĄCY NATURALNIE W PRZYRODZIE - Anna Król
UNIWERSYTET WARMIŃSKO - MAZURSKI WYDZIAŁ BIOLOGII - Biotechnologia rok akademicki 2004/2005 5